Ынталандырылған сәуле шығару арқылы дыбысты күшейту - Sound amplification by stimulated emission of radiation

Фононды лазерлік қондырғы

Ынталандырылған сәуле шығару арқылы дыбысты күшейту (SASER) акустикалық сәуле шығаратын құрылғыға қатысты.[1] Ол дыбыстық толқындарды қолданудың көптеген түрлерінде дәл және жылдам ақпарат тасымалдаушылары бола алатындай етіп шоғырландырады. лазер жарық.[дәйексөз қажет ]

Акустикалық сәулелену (дыбыс толқындары ) негізінде дыбысты күшейту процесін қолдану арқылы шығаруға болады ынталандырылған эмиссия туралы фонондар. Дыбысты (немесе торлы дірілді) a сипаттауы мүмкін фонон сияқты жарық деп санауға болады фотондар, демек, SASER лазердің акустикалық аналогы деп айтуға болады.[дәйексөз қажет ]

SASER құрылғысында көзі (мысалы, электр өрісі сорғы ретінде) белсенді орта арқылы өтетін дыбыс толқындарын (торлы тербелістер, фонондар) тудырады. Бұл белсенді ортада фонондардың ынталандырылған эмиссиясы дыбыстық толқындардың күшеюіне әкеледі, нәтижесінде құрылғыдан дыбыстық сәуле шығады. Мұндай құрылғылардан шығатын дыбыстық толқын сәулелері өте жоғары келісімді.

Алғашқы сәтті SASER 2009 жылы жасалған.[дәйексөз қажет ]

Терминология

Кері байланысқа негізделген электромагниттік сәулеленудің толқынының орнына (яғни, а лазер SASER дыбыстық толқын береді. SASER-ді сонымен бірге деп атауға болады фонон лазер, акустикалық лазер немесе дыбыстық лазер.[дәйексөз қажет ]

Қолданулар мен қосымшалар

SASER-дің кең қосымшалары болуы мүмкін. SASER терагерцтік жиіліктегі ультрадыбысты зерттеуді жеңілдетуден басқа, қолдану тәсілдерін табуы мүмкін оптоэлектроника (жарықты анықтайтын және басқаратын электронды құрылғылар - сигналды модуляциялау және / немесе беру әдісі ретінде, мысалы, сигналды ұшынан екіншісіне беру әдісі, мысалы, оптикалық талшық).[2]

Мұндай құрылғылар жоғары дәлдіктегі өлшеу құралдары болуы мүмкін және олар жоғары энергияға бағытталған дыбысқа әкелуі мүмкін.

Жартылай өткізгіштердің ішіндегі электрондарды манипуляциялау үшін SASER-ді қолдану теориялық жиіліктегі терагерцтілік компьютерлік процессорларға әкелуі мүмкін, бұл қазіргі чиптерге қарағанда әлдеқайда жылдам.[3]

Тарих

Бұл тұжырымдаманы лазерлік теорияға ұқсас етіп елестету арқылы көбірек ойлауға болады. Теодор Майман алғашқы жұмыс істейтін ЛАЗЕРДІ 1960 жылы 16 мамырда Малью, Калифорния штатындағы Хьюз Зертханаларында басқарды.[4] «Сәулеленуді ынталандыратын сәуле шығару арқылы дыбысты күшейту» теориясының орталық идеясына сәйкес жұмыс істейтін құрылғы - бұл термоакустикалық лазер. Бұл құбырға салынған арнайы кеуекті материал бойынша жылу дифференциалы бар жартылай ашық құбыр. Жеңіл лазер сияқты, термоакустикалық SASER-де жоғары Q қуысы бар және когерентті толқындарды күшейту үшін күшейту ортасын қолданады. Қосымша түсіндіру үшін қараңыз термоакустикалық жылу қозғалтқышы.

Мүмкіндігі фонон лазерлік әсер наномеханика сияқты физикалық жүйелердің кең спектрінде ұсынылған, жартылай өткізгіштер, тордағы наномагниттер және парамагниттік иондар.[5][6]

SASER-ті дамыту үшін эмиссияны ынталандыратын материалдарды табу қажет болды. Келісімді ұрпақ фонондар қос бөгетті жартылай өткізгіште гетероқұрылым алғаш рет 1990 жылы ұсынылды.[7] Тордың діріл режимінде электрлік потенциал энергиясының трансформациясы екі барьерлі құрылымдағы электронды ұстау арқылы едәуір жеңілдейді. Осы негізде физиктер өздігінен эмиссия емес, ынталандырылған эмиссия, ыдырау процесі жүретін материалдар іздеді. Құрылғы алғаш рет 2009 жылы Гиггерц диапазонында тәжірибе жүзінде көрсетілді.[8]

2010 жылы жарияланған екі тәуелсіз топ мегагерц пен терагерц аралығында кез-келген жиілікте когерентті фонондар шығаратын екі түрлі құрылғы ойлап тапты. Бір топ Ноттингем университеті құрамында А.Дж. Кент және оның әріптестері Р.П.Бердсли, А.В. Акимов, В.Марям және М.Хенини. Басқа топ Калифорния технологиялық институты (Caltech) құрамында Иван С. Грудинин, Хансуек Ли, О. Пейнтер және Керри Дж. Вахала болды. Калтех бойынша зерттеуді жүзеге асырды Фонон Реттелетін екі деңгейлі жүйеде лазерлік әрекет. Ноттингем университетінің құрылғысы шамамен 440 ГГц жиілікте жұмыс істейді, ал Caltech құрылғысы мегагерц диапазонында жұмыс істейді. Ноттингем тобының мүшесінің пікірінше, екі тәсіл бірін-бірі толықтырады және мегагерц пен тераергц аралығында кез-келген жиіліктегі когерентті фонондар жасау үшін бір құрылғыны немесе екіншісін пайдалану мүмкіндігі болуы керек.[9] Осы құрылғылардың жұмыс жиілігінен айтарлықтай нәтиже шығады. Екі құрылғының айырмашылықтары SASER-ді жиіліктің кең диапазонында жұмыс істеуге болатындығын көрсетеді.

SASER-де жұмыс Ноттингем университетінде жалғасуда Лашкарев жартылай өткізгіштер физикасы институты кезінде Украина Ұлттық ғылым академиясы, және Caltech.

Дизайн

SASER-тің орталық идеясы дыбыстық толқындарға негізделген. Ынталандырылған сәуле шығару арқылы дыбысты күшейтуді қажет ететін қондырғы осцилляторға ұқсас. Осциллятор шығара алады тербелістер ешқандай сыртқы механизмсіз. Мысал ретінде микрофонмен, күшейткішпен және динамикпен бірге кеңейтілген дыбыс күшейту жүйесін келтіруге болады. Микрофон динамиктің алдында тұрғанда, біз тітіркендіргіш ысқырықты естиміз. Бұл ысқырық дыбыс көзінің қосымша қатысуынсыз жасалады және микрофон динамиктің алдында тұрған кезде өзін-өзі күшейтеді және өзін-өзі қамтамасыз етеді. Деп аталатын бұл құбылыс Ларсен әсері, оң кері байланыстың нәтижесі болып табылады.

Арасындағы ұқсастық лазер және SASER құрылғысы қарастырылуы керек. Әдеттегі лазердің компоненттері:
  1. Орташа пайда
  2. Лазерлік айдау энергиясы
  3. Жоғары рефлектор
  4. Шығыс қосқыш
  5. Лазерлік сәуле

Жалпы, кез-келген осциллятор үш негізгі бөліктен тұрады. Бұл қуат көзі немесе сорғы, күшейткіш және шығысқа әкелетін оң кері байланыс. SASER құрылғысындағы сәйкес бөліктер қоздыру немесе айдау механизмі, белсенді (күшейткіш) орта және акустикалық сәулеленуге әкелетін кері байланыс болып табылады. Айдауды, мысалы, ауыспалы электр өрісімен немесе резонаторлардың кейбір механикалық тербелістерімен жүргізуге болады. Белсенді орта дыбысты күшейтуге болатын материал болуы керек. Белсенді ортаға кері байланыс механизмінің мысалы ретінде болуы мүмкін асқақ нақыш фонондарды шағылыстыратын және дыбысты күшейту үшін оларды бірнеше рет секіруге мәжбүр ететін қабаттар.

Сондықтан SASER дизайны туралы түсінікке көшу үшін оны a-ға ұқсас елестету керек лазер құрылғы. Лазерде белсенді орта а-ның екі айна бетінің (шағылыстырғыш) арасына орналастырылған Fabry – Pérot интерферометрі. Өздігінен шығарылған фотон ішінде интерферометр қозған атомдарды бірдей жиіліктегі, бірдей импульспен, бірдей поляризациялы және бірдей фазадағы фотонды ыдыратуға мәжбүр ете алады. Фотонның импульсі (вектор ретінде) айналардың осьтерімен параллель болғандықтан, фотондар бірнеше рет шағылыстыруды қайталап, олардың артынан көбірек фотондарды мәжбүрлеп көшкін эффектісін тудыруы мүмкін. Осы когерентті лазер сәулесінің фотондарының саны көбейеді және жоғалу салдарынан жойылған фотондар санымен бәсекелеседі. Лазерлік сәуле шығарудың негізгі қажетті шарты болып табылады халықтың инверсиясы бұған қозғаушы атомдармен және индукциялы перкуссиямен немесе сыртқы сәулелену арқылы қол жеткізуге болады. SASER құрылғысы бұл процедураны фонондардың дыбыстық сәулесін тудыру үшін қайнар-насостың көмегімен имитациялайды. Бұл дыбыстық сәуле оптикалық қуыста емес, басқа белсенді ортада таралады. Белсенді ортаның мысалы - үстіңгі қабат. Қабыршақ екі түрлі ультра-жіңішке торлардан тұруы мүмкін жартылай өткізгіштер. Бұл екі жартылай өткізгіш материалдың әр түрлі болуы жолақ аралықтары, және нысаны кванттық ұңғымалар - қайсысы ықтимал ұңғымалар бөлшектерді үш емес, екі өлшемде қозғалуға шектейтін, оларды жазық аймақты алуға мәжбүр ететін. Жоғарғы қабатта жаңа жиынтығы таңдау ережелері құрылым арқылы зарядтардың ағын-шарттарына әсер ететін құрамы бар. Бұл қондырғы қайнар көзімен қозғалған кезде, фонондар тор деңгейлерінде шағылысқан кезде, олар тор құрылымынан ультра жоғары жиілік-фонон сәулесі түрінде қашып шыққанға дейін көбейе бастайды.

Жартылай өткізгіш қабаттардың үстіңгі қабатының құрылымы (AlAs, GaAs). Акустикалық толқындар күшеюден өтеді

Дәлірек айтқанда, фонондардың келісілген эмиссиясы когерентті дыбысқа әкелуі мүмкін, ал келісілген фонондардың эмиссиясының мысалы ретінде кванттық ұңғымалардан шығатын эмиссияны айтуға болады. Бұл лазермен ұқсас жолдарда тұрады, мұнда когерентті жарық көптеген сәулеленудің ынталандырылған сәулеленуі арқылы пайда бола алады. атомдар. SASER құрылғысы электр потенциалын энергияны тордың (фонон) бір діріл режимінде өзгертеді.[10]

Күшейту орын алатын орта кванттық ұңғымаларды құрайтын жартылай өткізгіштердің жіңішке қабаттарының үйінділерінен тұрады. Бұл ұңғымаларда электрондарды милли ультрадыбыстық сәлемдемелер арқылы қоздыруға боладыэлектронвольт энергия. Бұл энергия мөлшері 0,1-ден 1 THц жиілікке тең.

Физика

Қалыпты режимдер туралы діріл а арқылы прогрессия кристалл 1D-де. Көруді жеңілдету үшін қозғалыс амплитудасы асыра көрсетілді; нақты кристалда ол әдетте қарағанда әлдеқайда аз тор аралығы. Тордың тербеліс энергиясы әр қозу үшін дискретті мәндерді қабылдай алады. Осы «қоздыру пакеттерінің» әрқайсысы аталады фонон.

Жарық а толқын Фотондар деп аталатын бөлшектерден тұратын қозғалыс кезінде қатты дененің тербелісінің қалыпты режимдерін бөлшектерге ұқсас деп санауға болады. The кванттық торлы діріл деп аталады фонон. Торлы динамикада біз кристалдың қалыпты тербеліс режимдерін тапқымыз келеді. Басқаша айтқанда, біз фонондардың энергияларын (немесе жиіліктерін) олардың толқындық векторының функциясы ретінде есептеуіміз керек к . Арасындағы байланыс жиілігі ω және толқындық вектор к фонон дисперсиясы деп аталады.

Жарық және дыбыс әр түрлі жағынан ұқсас. Олардың екеуі де толқындар тұрғысынан қарастырылуы мүмкін және олардың екеуі де кванттық механикалық бірліктерде келеді. Жарық жағдайында бізде фотондар, ал дыбыста фонондар бар. Дыбыс та, жарық та кванттардың кездейсоқ жиынтығы (мысалы, жарық шамы шығаратын жарық) немесе үйлесімді түрде жүретін реттелген толқындар түрінде жасалуы мүмкін (мысалы. лазер жарық). Бұл параллелизм лазерлер жарықпен бірдей дыбыспен мүмкін болатындығын білдіреді. ХХІ ғасырда адамдар ести алатын (~ 20 кГц) диапазонда кездейсоқ немесе реттелген түрде төмен жиілікті дыбыс шығару оңай. Алайда, терахертц жиілігінде фонон лазерлік қосымшалар, көп қиындықтар туындайды. Мәселе дыбыстың жарыққа қарағанда әлдеқайда баяу жүруінен туындайды. Бұл дегеніміз толқын ұзындығы дыбыс берілген жиіліктегі жарыққа қарағанда әлдеқайда қысқа. Терагерц дыбысын шығара алатын лазерлік құрылымдар жүйелі, когерентті фонондардың орнына кездейсоқ фонондар шығаруға бейім. Зерттеушілер әр түрлі тәсілдерді қолдану арқылы терагерц жиілігі мәселесін шешті. Ғалымдар Калтех бұл мәселені тек фонондардың меншікті жиілігін шығаруға мүмкіндік беретін жұп микроскопиялық қуыстарды жинау арқылы жеңе білді. Бұл жүйені микрокүңгірлердің салыстырмалы бөлінуін өзгерту арқылы әр түрлі жиіліктегі фонондар шығаруға да баптауға болады. Екінші жағынан, бастап Ноттингем университеті басқаша көзқарас ұстанды. Олар құрылғыны кванттық ұңғымалар деп аталатын бірқатар құрылымдар бойымен қозғалатын электрондардан жасады. Қысқаша айтқанда, электроннан секіріп түскендей кванттық жақсы басқа көрші ұңғымадан фонон шығарады.

Сыртқы энергияны айдау (мысалы, жарық сәулесі немесе кернеу) электронды қоздыруға көмектеседі. Электронды жоғарғы күйлердің бірінен босаңсыту фотонның немесе фононның эмиссиясы арқылы болуы мүмкін. Бұл анықталады мемлекеттердің тығыздығы фонондар мен фотондар. Күйлердің тығыздығы дегеніміз - энергия аралығындағы көлем өлшем бірлігіне келетін күйлер саны (E, E + dE) электрондар. Фонондар да, фотондар да солай бозондар осылайша олар бағынады Бозе-Эйнштейн статистикасы. Бұл дегеніміз, энергиясы бірдей бозондар кеңістіктегі бірдей орынды иемдене алатындықтан, фонондар мен фотондар бірдей болады күш тасымалдаушы бөлшектерде және олардың бүтін спиндері болады. Фотон өрісіне қарағанда фонон өрісінде тұруға рұқсат етілген күйлер көбірек. Сондықтан, фонон өрісіндегі терминал күйінің тығыздығы фотон өрісіндегіден асады (~ 10 дейін)5), фононды шығару - бұл ықтимал оқиға.[11][12] Сондай-ақ, электронды қоздыру тордың дірілдеуіне, сөйтіп фонондардың пайда болуына әкелетін тұжырымдаманы елестете аламыз. Тордың тербеліс энергиясы әр қозу үшін дискретті мәндерді қабылдай алады. Осы «қоздыру пакеттерінің» әрқайсысы фонон деп аталады. Электрон қозғалған күйде тым ұзақ тұрмайды. Ол тұрақты төмен энергетикалық күйге оралу үшін энергияны тез босатады. Электрондар кез-келген кездейсоқ бағытта және кез-келген уақытта (оларды қоздырғаннан кейін) энергияны босатады. Белгілі бір уақытта кейбір электрондар қозғалады, ал басқалары жүйенің орташа энергиясы мүмкін болатын ең аз энергияны жоғалтады.

GaAs / AlAs асып түсуі және өсу бағыты бойынша өткізгіштік пен валенттік жолақтардың потенциалдық профилі (z).

Жүйеге қуат беру арқылы біз популяция инверсиясына қол жеткізе аламыз. Бұл дегеніміз, жүйеде ең төменгі энергетикалық күйдегі электрондарға қарағанда қозған электрондар көп. Электрон энергияны босатқанда (мысалы, фонон) басқа қозған электронмен әрекеттесіп, өз энергиясын да босатады. Сондықтан бізде бір уақытта энергияның көп бөлінетіндігін білдіретін (мысалы, акустикалық сәулелену, фонондар) эмиссия бар. Стимуляцияланған эмиссия - бұл өздігінен жүретін және индукцияланған эмиссиямен қатар жүретін процедура. Индукцияланған эмиссия айдау процедурасынан туындайды, содан кейін өздігінен шыққан шығарылымға қосылады.

SASER құрылғысы сорғы механизмі мен белсенді ортадан тұруы керек. Айдау процедурасы, мысалы, ауыспалы электр өрісі немесе резонаторлардың кейбір механикалық тербелістерімен, содан кейін белсенді ортада акустикалық күшейту арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. SASER-дің лазерге ұқсас принциптермен жұмыс істеуі тиісті жұмыс жағдайларын түсінудің жеңіл жолына әкелуі мүмкін. Кері байланыс арқылы құрылған электромагниттік сәулеленудің күшті толқынының орнына, SASER күшті дыбыстық толқын береді. ГГц-THz дыбысын күшейтудің кейбір әдістері осы уақытқа дейін ұсынылған. Кейбіреулері тек теориялық тұрғыдан зерттелген[13][14] және басқалары когерентті емес эксперименттерде зерттелген.

100 ГГц-тен 1 THц дейінгі акустикалық толқындардың толқын ұзындығы бар екенін ескереміз нанометр ауқымы. Тәжірибе бойынша дыбысты күшейту Ноттингем университеті индукцияланған электрондар каскадына негізделуі мүмкін жартылай өткізгіш үстірт. Электрондардың энергетикалық деңгейлері үстіңгі қабатта шектелген. Электрондар арасындағы секіріс кезінде галлий арсениди кванттық ұңғымалар олар фонондар шығарады. Содан кейін, бір фонон кіріп, суперластикадан шыққан екі фонон шығарады. Бұл процесті басқа фонондар арқылы ынталандыруға болады, содан кейін акустикалық күшейту пайда болады. Электрондарды қосқанда қысқа толқын ұзындығы (терагерц ауқымында) фонондар пайда болады. Электрондар торда болатын кванттық ұңғымалармен шектелгендіктен, олардың энергиясының таралуы олар тудыратын фонондарға байланысты. Бұл фонондар тордағы басқа қабаттарға соғылған кезде электрондарды қоздырады, одан әрі фонондар пайда болады, олар одан да көп электрондарды қоздырады және т.с.с. Ақыр соңында, жоғары жиілікті өте тар сәуле ультрадыбыстық құрылғыдан шығады. Акустикалық айналар ретінде жартылай өткізгіштің үстіңгі тақталары қолданылады. Бұл жоғарғы қабатты құрылымдар көп қабатты теорияға бағынатын мөлшерде болуы керек үлестірілген Bragg рефлекторы, көп қабатты ұқсастықта диэлектрлік айналар оптика саласында.

Ұсынылған схемалар мен құрылғылар

SASER дамуының негізгі түсінігі SASER құрылғыларының кейбір ұсынылған мысалдары мен теориялық схемаларын бағалауды қажет етеді.

Белсенді орта ретінде газ көпіршіктері бар сұйықтық

Осы ұсынылған теориялық схемада,[15] белсенді орта - а сұйық диэлектрик (мысалы, қарапайым дистилденген су), онда дисперсті бөлшектер біркелкі бөлінеді. Құралдары электролиз дисперсті бөлшектер ретінде қызмет ететін газ көпіршіктерін тудырады. Белсенді ортада қозғалатын айдалған толқын дисперсті бөлшектердің (газ көпіршіктері) көлемінің периодты өзгеруін тудырады. Бөлшектердің алғашқы кеңістіктік таралуы біркелкі болғандықтан, бөлшектер шығаратын толқындар әр түрлі фазалармен қосылып, орта есеппен нөлге тең болады. Дегенмен, егер белсенді орта резонаторда орналасқан болса, онда тұру режимі қозғалуы мүмкін. Бөлшектер содан кейін акустикалық сәулелену күштерінің әсерінен жинақталады. Бұл жағдайда көпіршіктердің тербелісі өздігінен синхрондалады және пайдалы режим күшейеді.[16]

Мұның ұқсастығы Еркін электронды лазер схеманың теориялық тұжырымдамаларын түсіну үшін пайдалы. FEL-де электрондар электромагниттік сәуле шығаратын магниттік периодты жүйелер арқылы қозғалады.[17] Электрондардың сәулеленуі бастапқыда бір-біріне сәйкес келмейді, бірақ пайдалы электромагниттік толқынмен өзара әрекеттесу есебінен олар фазаға сәйкес жинала бастайды және олар когерентті болады. Осылайша, электромагниттік өріс күшейтіледі.

Электрмен сорылатын SASER диаграммасы - белсенді орта резонаторда қатты қабырғалармен шектелген. Электромагниттік жүйе пайдалы акустикалық режим мен акустикалық сәулеленуді тудыратын периодты электр өрісін тудырады.

Пьезоэлектрлік радиаторлар үшін әдетте генерациялау үшін пайдаланылатынын ескереміз ультрадыбыстық, тек жұмыс беті сәулеленеді, сондықтан жұмыс жүйесі екі өлшемді болады. Екінші жағынан, сәулелендіру құрылғысының ынталандырылған эмиссиясы арқылы дыбысты күшейту үш өлшемді жүйе болып табылады, өйткені белсенді ортаның барлық көлемі сәулеленеді.

Белсенді орта газ-сұйық қоспасы резонаторды толтырады. Сұйықтағы көпіршіктің тығыздығы бастапқыда кеңістікте біркелкі бөлінеді. Толқын осындай ортада таралатындықтан, сорғы толқыны қосымша квазиодериодты толқынның пайда болуына әкеледі. Бұл толқын радиациялық қысым күштерінің әсерінен көпіршік тығыздығының кеңістіктегі өзгеруімен ұштасады. Демек, толқын амплитудасы мен көпіршіктің тығыздығы тербеліс периодымен салыстырғанда баяу өзгереді.

Резонаторларды қолдану өте маңызды теориялық схемада SASER сәулеленуі сорғы толқынының таралу бағытына перпендикулярлы резонатор қабырғалары арқылы өтеді. Электрмен сорылатын SASER үлгісі бойынша[18] белсенді орта резонатордың қатты қабырғаларымен анықталатын екі жазықтық арасында шектелген. Сонда сәуле екі резонаторлық қабырға анықтаған жазықтыққа параллель ось бойымен таралады. Сұйыққа газ көпіршіктері әсер ететін статикалық электр өрісі диэлектриктердің деформациясына әкеледі, сондықтан бөлшектер көлемінің өзгеруіне әкеледі. Ортадағы электромагниттік толқындар сол ортадағы дыбыс жылдамдығынан едәуір үлкен жылдамдықпен таралатынын байқаймыз. Бұл көпіршіктерге әсер ететін тиімді сорғы толқыны кеңістіктік координаттарға тәуелді емес деген болжамға әкеледі. Жүйедегі толқын сорғысының қысымы кері толқынның пайда болуына да, жүйенің динамикалық тұрақсыздығына да әкеледі.

Математикалық анализдер көрсеткендей, тербелістерді бастау үшін шығындардың екі түрін еңсеру керек.[19] Бірінші типтегі жоғалулар энергияның белсенді орта ішіндегі дисперсиясымен байланысты және екінші типтегі шығындар резонатор ұштарындағы радиациялық шығындармен байланысты. Бұл шығын түрлері резонаторда жинақталған энергия мөлшеріне кері пропорционалды. Жалпы алғанда, радиаторлардың диспропорциясы бастапқы шарттарды математикалық есептеу кез-келген әрекетінде рөл атқармайды. Резонанс жиілігі сорғы жиілігіне жақын көпіршіктер пайдалы режимді алуға негізгі үлес қосады. Керісінше, қарапайым лазерлердегі бастапқы қысымды анықтау радиаторлар санынан тәуелсіз. Пайдалы режим бөлшектердің санымен өседі, бірақ дыбыс сіңіру бір уақытта артады. Бұл екі фактор да бірін-бірі бейтараптандырады. Көпіршіктер SASER-де энергия дисперсиясында басты рөл атқарады.

Белсенді орта ретінде газ көпіршіктерін қолдана отырып, сәулеленудің ынталандырылған сәулеленуімен дыбысты күшейтудің тиісті ұсынылған схемасы 1995 жылы енгізілген[20] Айдау цилиндрлік резонатордың механикалық тербелісі арқылы жасалады, ал көпіршіктердің фазалық шоғыры акустикалық сәулелену күштерімен жүзеге асырылады. Назар аударарлық жайт, газ көпіршіктері тек сыртқы әсер ету кезінде тербелуі мүмкін, бірақ өздігінен жүрмейді. Басқа ұсынылған схемаларға сәйкес электр тоғы цилиндрлік резонатордағы дисперсті бөлшектер көлемінің тербелісі айнымалы электромагниттік өріс арқылы жүзеге асырылады. Алайда ауыспалы электр өрісі бар SASER схемасы сорғы ретінде шектеулі. Күшейтуді жүзеге асыру үшін электр өрісінің өте үлкен амплитудасы қажет (ондаған кВ / см дейін). Мұндай шамалар сұйық диэлектриктердің электрлік пункция қарқындылығына жақындайды. Демек, зерттеу SASER схемасын осы шектеусіз ұсынады. Айдау цилиндрдің радиалды механикалық пульсацияларымен жасалады. Бұл цилиндрде белсенді орта - газ көпіршіктері бар сұйық диэлектрик бар. Радиация цилиндрдің беттері арқылы шығады.

Жұптасқан кванттық ұңғымалардағы жанама жартылай өткізгіштер мен экзитондар

Дамыту туралы ұсыныс фонон резонансты лазер фонон ауысулар енгізілді[21] Мәскеудегі Спектроскопия Институтының тобынан, Ресейде тұрақты фонотон генерациясының екі схемасы туралы айтылды. Бірінші схема саңылау жанама жартылай өткізгішті немесе аналогты жанама саңылау жартылай өткізгішті гетероқұрылымды пайдаланады, мұнда электрон-тесік рекомбинациясының бір фононды ауысуының резонансқа келтірілуін сыртқы қысым, магниттік немесе электр өрісі арқылы жүзеге асыруға болады. Екінші схемада тікелей және жанама арасындағы бір фонондық ауысу қолданылады экситон деңгейлер қосарланған кванттық ұңғымалар. Экситон электрлік бейтарап екеніне назар аударамыз квазипарт конденсацияланған заттың элементар қозуын сипаттайтын. Ол электр қуатын таза электр зарядынсыз тасымалдай алады. Бұл ауысудың резонансқа келтірілуін жанама экзитонның сыртқы жазықтықтағы магниттік және қалыпты электр өрістерінің дисперсиясын инженерлік жолмен жүзеге асыруға болады.

Бриллюин зоналары, а) төртбұрышты торда, ал б) алты бұрышты торда

Шамасы фонон ұсынылған екінші схемадағы толқын векторы жазықтықтағы шамамен анықталуы керек магнит өрісі. Сондықтан, SASER-дің мұндай түрін реттеуге болады (яғни оның жұмыс ұзындығын басқарылатын тәртіпте өзгертуге болады).

Жалпы жартылай өткізгіш лазерлер тек тікелей жартылай өткізгіштерде жүзеге асырылуы мүмкін. Мұның негізі мынада: жанама саңылаудағы жартылай өткізгіштегі жұп электрондар мен олардың диапазондарының минимумына жақын тесік, тек фонон мен фотонның пайда болуымен қайта қосыла алады. энергия және импульс сақтау заңдары. Бұл процесс тікелей жартылай өткізгіштегі электронды тесік рекомбинациясымен салыстырғанда әлсіз. Демек, лазерлік генерацияны алу үшін бұл өтпелерді айдау өте қарқынды болуы керек. Демек, тек бір бөлшекті - фотонды өндірумен лизингтік өту резонансты болуы керек. Бұл дегеніміз, лазингтің ауысуы импульстің және энергияны үнемдеу заңдарының тұрақты түрде генерациялануына жол беруі керек. Фотондар шамалы толқын векторлары демек, жолақтың экстремалдары бірдей күйде болуы керек Бриллоуин аймағы . Екінші жағынан, SASER сияқты құрылғылар үшін акустикалық фонондар айтарлықтай дисперсияға ие. Динамикаға сәйкес, бұл лазер жұмыс істейтін деңгейлер бір-біріне қатысты k кеңістігінде болуы керек деген тұжырымға әкеледі. K кеңістігі дегеніміз - заттар импульс және тұрғысынан болатын кеңістікті айтады жиілігі позиция мен уақыттың орнына. Нақты кеңістік пен k кеңістігі арасындағы түрлендіру - деп аталатын математикалық түрлендіру Фурье түрлендіруі және осылайша k кеңістігін Фурье кеңістігі деп те атауға болады.

Фотонның лазерлік деңгейлерінің энергиясының айырмашылығы жартылай өткізгіштегі Дебай энергиясынан кем дегенде аз болуы керек екенін ескереміз. Мұнда біз Дебай энергиясын тордың тербеліс режимдерімен байланысты максималды энергия деп қарастыра аламыз. Мұндай деңгейлерді жанама жартылай өткізгіштердің тар саңылауындағы өткізгіштік және валенттік жолақтар арқылы қалыптастыруға болады.

SASER жүйесі ретінде жанама жартылай өткізгіш

А-дағы энергия алшақтығы жартылай өткізгіш қысымның немесе магнит өрісінің әсерінен аздап өзгеріп отырады, сондықтан оны қарастыруға тұрарлық емес. Екінші жағынан, тар саңылаулардағы жартылай өткізгіштерде бұл энергияның өзгеруі едәуір, сондықтан сыртқы қысым немесе магнит өрісі бір фононды жолақтық ауысудың резонансына бейімделу мақсатында қызмет етуі мүмкін. Жолақаралық ауысу дегеніміз - өткізгіштік пен валенттік диапазон арасындағы ауысу. Бұл схемада тікелей жартылай өткізгіштердің орнына жанама жартылай өткізгіштер қарастырылған. Мұның негізі жартылай өткізгіштердегі k таңдау ережесіне байланысты, тек біреуін өндіретін жолақтық ауысулардан туындайды фонон тек оптикалық фонон шығаратындар болуы мүмкін. Алайда, оптикалық фонондардың өмір сүру уақыты қысқа (олар ангармонизмге байланысты екіге бөлінеді), сондықтан олар маңызды асқынуларды қосады. Бұл жерде акустикалық фонон жасаудың көп сатылы процесінде де SASER құруға болатындығын атап өтуге болады.[22][23]

Дисперсиялық қатынас ω = ω (к) GaAs-тағы торлы тербелістерге сәйкес келетін кейбір толқындар үшін.[24]

Қолдануға болатын тар саңылау жанама жартылай өткізгіштердің мысалдары - 0,15 - 0,3 эВ энергия саңылауы бар PbTe, PbSe және PbS халькогенидтері. Сол схема үшін валенттілік пен өткізгіштік диапазондар арасындағы импульс кеңістігінде жанама тар саңылауы бар жартылай өткізгіш гетероқұрылымды (әртүрлі жартылай өткізгіштердің қабаттарын) қолдану тиімді болуы мүмкін. Бұл перспективалы болуы мүмкін, өйткені қабаттарды кеңістіктік бөлу жолақ аралықты резонансқа сыртқы электр өрісі арқылы реттеуге мүмкіндік береді. Мұндағы маңызды мәлімдеме - бұл ұсынылған фононды лазер температура жартылай өткізгіштегі энергия алшақтығынан әлдеқайда төмен болған жағдайда ғана жұмыс істей алады.

Осы теориялық схеманы талдау кезінде қарапайымдылық үшін бірнеше болжамдар енгізілді. Айдау әдісі жүйені электрлік бейтарап күйде ұстайды, электрондар мен саңылаулардың дисперсиялық заңдары параболалық және изотропты болып қабылданады. Сондай-ақ фонон дисперсия заңы сызықты және изотропты болуы керек.[25] Бүкіл жүйе электрлік бейтарап болғандықтан, айдау процесі бірдей жылдамдықпен электрондар мен тесіктер жасайды. Математикалық анализ электронды тесік жұптарының орташа саны үшін теңдеуге әкеледі фонон дыбыс бірлігі режимі. Шығынның төмен шегі үшін бұл теңдеу бізге SASER үшін айдау жылдамдығын әдеттегі фононмен салыстырғанда едәуір орташа мөлшерде береді. лазерлер p-n ауысуы кезінде.

Қосылған кванттық ұңғымалардағы экзитонның реттелетін ауысуы

Бұл туралы а кванттық жақсы бұл негізінен бөлшектерді үш емес, екі өлшемде қозғалуға шектейтін, оларды жазық аймақты алуға мәжбүрлейтін потенциалды ұңғы. Жұптастырылған кванттық ұңғымалар электрондар мен саңылауларды ан-мен байланыстырудың екі әдісі бар экситон: жанама экзитон және тікелей экситон. Жанама экзитонда электрондар мен саңылаулар әр түрлі кванттық ұңғымаларда болады, электрондар мен саңылаулар бір ұңғыда орналасқан тікелей экситоннан айырмашылығы. Кванттық ұңғымалар бірдей болған жағдайда, екі деңгей де екі еселенген деградацияға ие болады. Тікелей экзитон деңгейі жанама экзитон деңгейінен төмен, өйткені кулонның өзара әрекеттесуі үлкен. Сондай-ақ, жанама экситонның байланысқан кванттық ұңғымадан қалыпты электр диполь импульсі бар, сондықтан қозғалатын жанама экситонның жылдамдығына перпендикуляр жазықтықтағы импульс импульсі болады. Оның электр диполының қалыпты электр өрісімен кез-келген әрекеттесуі жанама экзитонның ішкі деңгейлерінің бірін төмендетеді, ал жеткілікті күшті электр өрістерінде қозғалатын жанама экзитондар экзитондық деңгейге айналады. Осы процедураларды ескере отырып, магниттік диполь мен жазықтықтағы магнит өрісі арасындағы өзара әрекеттесу жылдамдығын таңдауға болады. Бұл дисперсия заңының минимумын радиациялық аймақтан алшақтатады. Мұның маңыздылығы электр және жазықтықтағы магнит өрістері кванттық ұңғымаларға қалыпты, жанама экситонның дисперсиясын басқара алатындығында. Өтуді баптау үшін қалыпты электр өрісі қажет: тікелей экситон -> жанама экситон + фонон резонансқа айналады және оның шамасы жазықтықтағы магнит өрісінің шамасымен сызықтық функция құра алады. Бұл схеманың математикалық анализінде көлденең акустикалық (ТА) фонондардың орнына бойлық акустикалық (ЛА) фонондар қарастырылатынын ескереміз. Бұл қарапайым сандық бағалауға бағытталған. Әдетте көлденең акустикалық (TA) фонондарға басымдық беру жақсы, өйткені TA фонондарының энергиясы аз және өмір сүру уақыты LA фонондарына қарағанда көбірек. Сондықтан олардың электронды ішкі жүйемен өзара әрекеті әлсіз. Сонымен қатар, қарапайым сандық бағалау а-мен орындалатын тікелей экситон деңгейін айдауды қажет етеді лазер сәулелену.

Схеманы әрі қарай талдау бізге тікелей экситон, жанама экситон және үшін дифференциалдық теңдеулер құруға көмектеседі фонон режимдер. Осы теңдеулердің шешімі жеке фононды және жанама экзитонды режимдердің белгілі бір фазасы жоқтығын және олардың фазаларының қосындысы ғана анықталатындығын береді. Мұндағы мақсат осы схеманың орташа айдау жылдамдығымен жұмыс істеуі кванттық скважиналардағы экзитондардың фонондармен салыстырғанда өлшемділігі төмен екендігіне байланысты екенін тексеру болып табылады. Демек, кванттық скважинада шектелмеген фонондар қарастырылады. Мысал ретінде AlGaAs / GaAs гетероқұрылымындағы бойлық оптикалық (LO) фонондарды келтіруге болады.[26] Осылайша, осы ұсынылған жүйеде ұсынылған фонондар үш өлшемді.[27] Фонондар мен экситондардың өлшемділіктеріндегі айырмашылық жоғарғы деңгейдің фонон өрісінің көптеген күйлеріне айналуына әкеледі. Бұл ақпаратты белгілі бір теңдеулерге қолдану арқылы біз қажетті нәтижеге жете аламыз. Айырмашылыққа қарамастан лазерлік айдау үшін қосымша талап жоқ фонон және экситонның өлшемдері.

Реттелетін екі деңгейлі жүйе

Фонон лазерлік әсер физикалық жүйелердің кең ауқымында айтылған (мысалы. жартылай өткізгіштер ). Калифорния Технологиялық Институты қолданбалы физика кафедрасының 2012 жылғы басылымы (Калтех ), екі деңгейлі-лазерлік жүйеге жақын аналогиямен жұмыс жасайтын, радиожиіліктегі механикалық режиммен біріктірілген микро-қуыс жүйесінің демонстрациясын ұсынады.[28]

Бұл микро-қуысты құрама жүйені «деп те атауға боладыфотондық молекула".[29][30] Электр жүйесінің будандастырылған орбитальдары осы фотонды молекуланың оптикалық супермодтарымен алмастырылады, ал олардың сәйкес энергетикалық деңгейлері арасындағы ауысулар индукцияланады фонон өріс. Оптикалық микро резонаторлардың типтік жағдайлары үшін фотонды молекула екі деңгейлі лазерлік жүйе ретінде әрекет етеді. Осыған қарамастан, белсенді орта рөлдері мен қуыс режимдері (лазерлік өріс) арасында таңқаларлық инверсия бар. Орта таза оптикалық болады және лазерлік өріс фонон режимі ретінде материалмен қамтамасыз етіледі.

Инверсия пайда әкеледі, оны тудырады фонон лазерлік әсер 7 мкВт-қа жуық сорғының қуат шегі. Ұсынылған құрылғы үздіксіз реттелетін күшейту арқылы сипатталады спектр механикалық режимдерін таңдап күшейтеді радиожиілік дейін микротолқынды пеш ставкалар. Brillouin процесі ретінде қарастырылған жүйе режимге қол жеткізеді фонон рөлін атқарады Стокс толқыны.[31] Стокс толқыны а сызықтық емес және мерзімді беткі толқын бойынша сұйық сұйықтық (тұтқырлығы жоқ идеал сұйықтық) тұрақты орташа тереңдік қабаты. Осы себепті фонон мен фонон лазерлік режимдерін басқара отырып ауыстыру мүмкіндігі болуы керек.

Қосылыс оптикалық микрокавитациялар жүйелер пайдалы спектрлік басқаруды қамтамасыз етеді. Бұл басқару элементтері екеуіне де әсер етеді фонон лазерлік әсер ету және салқындату және өтпелі энергиялары пропорционал болатын кейбір жіңішке оптикалық деңгейлерді анықтау фонон энергия. These level spacings are continuously tunable by a significant adjustment of optical coupling. Therefore, amplification and cooling occur around a tunable line center, in contrast with some cavity optomechanical phenomena. The creation of these finely spaced levels does not require increasing the optical microcavity dimensions. Hence, these finely spaced levels do not affect the optomechanical interaction strength in a significant degree.[32] The approach uses intermodal coupling, induced by радиациялық қысым[33] and can also provide a spectrally selective mean to detect phonons. Moreover, some evidences of intermodal cooling are observed in this kind of experiments and thus, there is an interest in optomechanical cooling.[34] Overall, an extension to multilevel systems using multiple coupled resonators is possible.

A representation of the two level system. We can see the induced absorption, the spontaneous emission and the induced emission

Екі деңгейлі жүйе

In a two level system, the particles have only two available energy levels, separated by some energy difference: ΔΕ = E2 - E1 = hv қайда ν болып табылады жиілігі of the associated electromagnetic wave of the photon emitted and сағ болып табылады Планк тұрақтысы. Also note: E2 > E1. These two levels are the excited (upper) and ground (lower) states. When a particle in the upper state interacts with a photon matching the energy separation of the levels, the particle may decay, emitting another photon with the same phase and frequency as the incident photon. Therefore, by pumping energy into the system we can have a stimulated emission of radiation—which means that the pump forces the system to release a big amount of energy at a specific time. A fundamental characteristic of lasing, like the population inversion, is not actually possible in a two-level system and therefore a two level-laser is not possible. In a two-level atom the pump is, in a way, the laser itself.

Coherent terahertz amplification in a Stark ladder superlattice

The amplification of coherent terahertz sound in a Wannier-Stark ladder асқақ нақыш has been achieved in 2009 according to a paper[35] publication from the School of Physics and Astronomy in the Ноттингем университеті. Wannier-Stark effect, exists in superlattices. Electron states in кванттық ұңғымалар respond sensitively to moderate электр өрістері either by the quantum confined Ашық әсер in the case of wide barriers or by Wannier-Stark localization in the case of a superlattice. Both effects lead to large changes of the optical properties near the absorption edge, which are useful for intensity modulation and optical switching. Namely, in a mathematical point of view, if an electric field is applied to a superlattice the relevant Hamiltonian exhibits an additional scalar potential. Егер жеке мемлекет exists, then the states corresponding to wave functions are жеке мемлекет of the Hamiltonian as well. These states are equally spaced both in energy and real space and form the so-called Wannier-Stark ladder.[36][37]

Stimulated emission of phonons. As the electrons hop between GaAs and AlAs quantum wells in the superlattice they emit phonons. This process is stimulated by other phonons giving rise to the acoustic amplification

In the proposed scheme, an application of an electrical bias to a semiconductor superlattice is increasing the amplitude of coherent folded phonons generated by an optical pulse. This increase of the amplitude is observed for those biases in which the energy drop per period of the superlattice is greater than the фонон энергия. If the superlattice is biased such that the energy drop per period of the superlattice exceeds the width of electronic minibands (Wannier-Stark regime), the electrons become localized in the quantum wells and vertical electron transport takes place via hopping between neighboring quantum wells, which may be фонон көмектесті.[38] As it had been shown previously, under these conditions stimulated phonon emission can become the dominant phonon-assisted hoping process for phonons of an energy value close to the Stark splitting.[39] Thus, coherent phonon amplification is theoretically possible in this type of system. Together with the increase in amplitude, the spectrum of the bias-induced oscillations is narrower than the spectrum of the coherent phonons at zero bias. This shows that coherent amplification of phonons due to stimulated emission takes place in the structure under electrical pumping.

A bias voltage is applied to a weakly coupled n-doped GaAs/AlAs superlattice and increases the amplitude of the coherent hypersound oscillations generated by a femtosecond optical pulse.[40] An evidence of hypersound amplification by stimulated emission of phonons emerges, in a system where the inversion of the electron populations for phonon-assisted transitions exists. This evidence is provided by the bias-induced amplitude increase and experimentally observer spectral narrowing of the superlattice фонон mode with a frequency of 441 GHz.

The main target of this type of experiments is to highlight the realization probability of a coherent amplification of THz sound. The THz stimulated фонон induced transitions between the electron superlattice states lead to this coherent amplification while processing a халықтың инверсиясы.

An essential step towards coherent generation ("sasing") of THz sound and other active hypersound devices has been provided by this achievement of THz sound amplification. Generally, in a device where the threshold for "sasing" is achieved, the technique described by this proposed scheme could be used to measure the coherence time of the emitted hypersound.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер мен ескертпелер

  1. ^ Watson, Andrew (27 March 1999). "Pump up the volume". Жаңа ғалым: 36–41. Алынған 2016-02-19. What lasers do for light, sasers promise to do for sound.
  2. ^ Phil Schewe; Ben Stein. "A New Kind of Acoustic Laser". Физика жаңалықтары. Американдық физика институты (AIP). Архивтелген түпнұсқа 2006 жылдың 25 маусымында. Алынған 29 қыркүйек, 2006.
  3. ^ Dario Borghino (June 23, 2009). "Sound laser could be the key to manipulating nanoparticles". Алынған 30 қаңтар 2013.
  4. ^ Maiman, T. H. (1960). "Stimulated Optical Radiation in Ruby". Табиғат. «Springer Science and Business Media» жауапкершілігі шектеулі серіктестігі. 187 (4736): 493–494. Бибкод:1960Natur.187..493M. дои:10.1038/187493a0. ISSN  0028-0836. S2CID  4224209.
  5. ^ Wallentowitz, S.; Vogel, W.; Siemers, I.; Toschek, P. E. (1996-07-01). "Vibrational amplification by stimulated emission of radiation". Физикалық шолу A. Американдық физикалық қоғам (APS). 54 (1): 943–946. Бибкод:1996PhRvA..54..943W. дои:10.1103/physreva.54.943. ISSN  1050-2947. PMID  9913552.
  6. ^ Camps, I.; Makler, S. S.; Pastawski, H. M.; Foa Torres, L. E. F. (2001-09-10). "GaAs−AlхГа1 − xAs double-barrier heterostructure phonon laser: A full quantum treatment". Физикалық шолу B. 64 (12): 125311. arXiv:cond-mat/0101043. дои:10.1103/physrevb.64.125311. ISSN  0163-1829.
  7. ^ Anda, E.V.; Makler, S.S.; Pastawski, H.M.; Barrera, R.G. (1994). "Electron-Phonon Effects on Transport in Mesoscopic Heterostructures" (PDF). Бразилия физикасы журналы. 24 (1): 330.
  8. ^ Sonic lasers--a shot heard 'round the world . CNET.com News . By Candace Lombardi | June 18, 2009 9:02 AM PDT; retrieved 29 Dec 2012.[өлі сілтеме ]
  9. ^ PhysicsWorld Жаңалықтар: Hail the first sound ‘lasers’, Feb 25, 2010; retrieved 29 Dec 2012.[өлі сілтеме ]
  10. ^ A.Watson, New Sci. 161| 1999 ж.
  11. ^ Bron, W. E.; Grill, W. (1978-05-29). "Stimulated Phonon Emission". Физикалық шолу хаттары. Американдық физикалық қоғам (APS). 40 (22): 1459–1463. Бибкод:1978PhRvL..40.1459B. дои:10.1103/physrevlett.40.1459. ISSN  0031-9007.
  12. ^ B. A. Glavin, V. A. Kochelap, T. L. Linnik, P. Walker, A. Kent and M. Henini, Journal of physics, con. series 92, PHONONS 012010, дои:10.1088/1742-6596/92/1/012010 (2007)
  13. ^ Komirenko, S. M.; Ким, К.В .; Demidenko, A. A.; Kochelap, V. A.; Stroscio, M. A. (2000-09-15). "Generation and amplification of sub-THz coherent acoustic phonons under the drift of two-dimensional electrons". Физикалық шолу B. Американдық физикалық қоғам (APS). 62 (11): 7459–7469. Бибкод:2000PhRvB..62.7459K. дои:10.1103/physrevb.62.7459. ISSN  0163-1829.
  14. ^ Makler, Sergio S; Vasilevskiy, M I; Anda, E V; Tuyarot, D E; Weberszpil, J; Pastawski, H M (1998-07-06). "A source of terahertz coherent phonons". Физика журналы: қоюланған зат. IOP Publishing. 10 (26): 5905–5921. Бибкод:1998JPCM...10.5905M. дои:10.1088/0953-8984/10/26/017. hdl:1822/5462. ISSN  0953-8984.
  15. ^ С.Т. Zavtrak and I. V. Volkov, Zh. Тех. Физ. 67, 92−100(April 1997)
  16. ^ K. A. Naugolnykh and L. A. Ostrovskii, Nonlinear Processes in Acoustics, Nauka, Moscow, (1990)
  17. ^ T. C. Marshall, Free Electron Lasers, Macmillan, N. Y.,(1985)
  18. ^ L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Үздіксіз медианың электродинамикасы, Pergamon Press, N. Y. Russian Original, Nauka, Moscow (1982)
  19. ^ G. S. Kino, Acoustic Waves: Devices, Imaging and Analog Signal Processing, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N. J. (1987)
  20. ^ Zavtrak, S.T; Volkov, I.V (1996). "Sound amplification by stimulated emission of radiation (Saser) with cylindrical resonator". Ультрадыбыстық. Elsevier BV. 34 (6): 691–694. дои:10.1016/0041-624x(96)00060-1. ISSN  0041-624X.
  21. ^ Lozovik, Yu.E.; Merkulova, S.P.; Ovchinnikov, I.V. (2001). "Sasers: resonant transitions in narrow-gap semiconductors and in exciton system in coupled quantum wells". Физика хаттары. Elsevier BV. 282 (6): 407–414. Бибкод:2001PhLA..282..407L. дои:10.1016/s0375-9601(01)00203-1. ISSN  0375-9601.
  22. ^ Makler, Sergio S; Camps, I; Weberszpil, José; Tuyarot, Diana E (2000-03-15). "A double-barrier heterostructure generator of terahertz phonons: many-body effects". Физика журналы: қоюланған зат. IOP Publishing. 12 (13): 3149–3172. Бибкод:2000JPCM...12.3149M. дои:10.1088/0953-8984/12/13/322. ISSN  0953-8984.
  23. ^ Fokker, P. A.; Meltzer, R. S.; Ванг, Ю.П .; Dijkhuis, J. I.; de Wijn, H. W. (1997-02-01). "Suppression of stimulated phonon emission in ruby by a magnetic-field gradient". Физикалық шолу B. Американдық физикалық қоғам (APS). 55 (5): 2934–2937. Бибкод:1997PhRvB..55.2934F. дои:10.1103/physrevb.55.2934. ISSN  0163-1829.
  24. ^ Peter Y. Yu, Manuel Cardona, Fundamentals of Semiconductors: Physics and Materials Properties (2010)
  25. ^ Butov, L. V.; Mintsev, A. V.; Lozovik, Yu. Е .; Campman, K. L.; Gossard, A. C. (2000-07-15). "From spatially indirect excitons to momentum-space indirect excitons by an in-plane magnetic field". Физикалық шолу B. 62 (3): 1548–1551. arXiv:cond-mat/9912242. Бибкод:2000PhRvB..62.1548B. дои:10.1103/physrevb.62.1548. ISSN  0163-1829. S2CID  33874190.
  26. ^ Jacob, J.M.; Ким, Д.С .; Bouchalkha, A.; Сонг, Джейдж .; Klem, J.F.; Hou, H.; Tu, C.W.; Morkoç, H. (1994). "Spatial characteristics of GaAs, GaAs-like, and AlAs-like LO phonons in GaAs/AlхГа1 − xAs superlattices: The strong x dependence". Тұтас күйдегі байланыс. Elsevier BV. 91 (9): 721–724. Бибкод:1994SSCom..91..721J. дои:10.1016/0038-1098(94)00452-8. ISSN  0038-1098.
  27. ^ Lozovik, Yu. Е .; Ovchinnikov, I. V. (2000). "Phonon laser and indirect exciton dispersion engineering". Эксперименттік және теориялық физика хаттары журналы. Pleiades Publishing Ltd. 72 (8): 431–435. Бибкод:2000JETPL..72..431L. дои:10.1134/1.1335123. ISSN  0021-3640. S2CID  123689344.
  28. ^ Grudinin, Ivan S.; Lee, Hansuek; Painter, O.; Vahala, Kerry J. (2010-02-22). "Phonon Laser Action in a Tunable Two-Level System" (PDF). Физикалық шолу хаттары. Американдық физикалық қоғам (APS). 104 (8): 083901. arXiv:0907.5212. Бибкод:2010PhRvL.104h3901G. дои:10.1103/physrevlett.104.083901. ISSN  0031-9007. PMID  20366930. S2CID  769563.
  29. ^ Bayer, M.; Gutbrod, T.; Reithmaier, J. P.; Forchel, A.; Reinecke, T. L.; т.б. (1998-09-21). "Optical Modes in Photonic Molecules". Физикалық шолу хаттары. Американдық физикалық қоғам (APS). 81 (12): 2582–2585. Бибкод:1998PhRvL..81.2582B. дои:10.1103/physrevlett.81.2582. ISSN  0031-9007.
  30. ^ Barnes, M. D.; Mahurin, S. M.; Mehta, A.; Sumpter, B. G.; Noid, D. W. (2001-12-21). "Three-Dimensional Photonic "Molecules" from Sequentially Attached Polymer-Blend Microparticles". Физикалық шолу хаттары. Американдық физикалық қоғам (APS). 88 (1): 015508. дои:10.1103/physrevlett.88.015508. ISSN  0031-9007. PMID  11800967.
  31. ^ Shen, Y. R.; Bloembergen, N. (1965-03-15). "Theory of Stimulated Brillouin and Raman Scattering". Физикалық шолу. Американдық физикалық қоғам (APS). 137 (6A): A1787–A1805. Бибкод:1965PhRv..137.1787S. дои:10.1103/physrev.137.a1787. ISSN  0031-899X.
  32. ^ Dobrindt, J. M.; Kippenberg, T. J. (2010-01-19). "Theoretical Analysis of Mechanical Displacement Measurement Using a Multiple Cavity Mode Transducer". Физикалық шолу хаттары. Американдық физикалық қоғам (APS). 104 (3): 033901. arXiv:0903.1013v2. Бибкод:2010PhRvL.104c3901D. дои:10.1103/physrevlett.104.033901. ISSN  0031-9007. PMID  20366641. S2CID  26493365.
  33. ^ Braginsky, V.B.; Strigin, S.E.; Vyatchanin, S.P. (2001). "Parametric oscillatory instability in Fabry–Perot interferometer". Физика хаттары. Elsevier BV. 287 (5–6): 331–338. arXiv:gr-qc/0107079. Бибкод:2001PhLA..287..331B. дои:10.1016/s0375-9601(01)00510-2. ISSN  0375-9601. S2CID  118870429.
  34. ^ Киппенберг, Т.Дж .; Vahala, K. J. (2008-08-29). "Cavity Optomechanics: Back-Action at the Mesoscale". Ғылым. Американдық ғылымды дамыту қауымдастығы (AAAS). 321 (5893): 1172–1176. Бибкод:2008Sci...321.1172K. дои:10.1126/science.1156032. ISSN  0036-8075. PMID  18755966. S2CID  4620490.
  35. ^ Beardsley, R. P.; Akimov, A. V.; Henini, M.; Kent, A. J. (2010-02-22). "Coherent Terahertz Sound Amplification and Spectral Line Narrowing in a Stark Ladder Superlattice". Физикалық шолу хаттары. Американдық физикалық қоғам (APS). 104 (8): 085501. Бибкод:2010PhRvL.104h5501B. дои:10.1103/physrevlett.104.085501. ISSN  0031-9007. PMID  20366943.
  36. ^ Glavin, B. A.; Kochelap, V. A.; Linnik, T. L.; Ким, К.В .; Stroscio, M. A. (2002-01-30). "Generation of high-frequency coherent acoustic phonons in superlattices under hopping transport. I. Linear theory of phonon instability". Физикалық шолу B. Американдық физикалық қоғам (APS). 65 (8): 085303. Бибкод:2002PhRvB..65h5303G. дои:10.1103/physrevb.65.085303. ISSN  0163-1829.
  37. ^ Glavin, B. A.; Kochelap, V. A.; Linnik, T. L. (1999-06-07). "Generation of high-frequency coherent acoustic phonons in a weakly coupled superlattice". Қолданбалы физика хаттары. AIP Publishing. 74 (23): 3525–3527. Бибкод:1999ApPhL..74.3525G. дои:10.1063/1.124149. ISSN  0003-6951.
  38. ^ Цу, Р .; Döhler, G. (1975-07-15). "Hopping conduction in a "superlattice"". Физикалық шолу B. Американдық физикалық қоғам (APS). 12 (2): 680–686. Бибкод:1975PhRvB..12..680T. дои:10.1103/physrevb.12.680. ISSN  0556-2805.
  39. ^ Kini, R. N.; Kent, A. J.; Stanton, N. M.; Henini, M. (2005). "Angle dependence of acoustic phonon-assisted tunneling in a weakly coupled superlattice: Evidence for terahertz phonon amplification". Қолданбалы физика журналы. AIP Publishing. 98 (3): 033514–033514–5. Бибкод:2005JAP....98c3514K. дои:10.1063/1.1989435. ISSN  0021-8979.
  40. ^ Makarona, E.; Daly, B.; Im, J.-S.; Maris, H.; Nurmikko, A.; Han, Jung (2002-10-07). "Coherent generation of 100 GHz acoustic phonons by dynamic screening of piezoelectric fields in AlGaN/GaN multilayers". Қолданбалы физика хаттары. AIP Publishing. 81 (15): 2791–2793. Бибкод:2002ApPhL..81.2791M. дои:10.1063/1.1512821. ISSN  0003-6951.

Further reading and works referred to

  • Б.А. Glavin, V.A. Kochelap, T.L. Linnik, P. Walker, A.J. Kentand M. Henini, Monochromatic terahertz acoustic phonon emission from piezoelectric superlattices, Jour. Физ. Cs 92 (2007).
  • K. Vahala, M. Herrmann, S. Knunz, V. Batteiger, G. Saathoff, T. W. Hansch and Th. Udem, A phonon Laser
  • Phil Schewe; Ben Stein. "A New Kind of Acoustic Laser". Физика жаңалықтары. Американдық физика институты (AIP). Архивтелген түпнұсқа 2006 жылдың 25 маусымында. Алынған 29 қыркүйек, 2006.